Semi-automatisierte Detektion von Bodendenkmälern in Airborne-Laserscandaten (LIDAR)

In den letzten Jahren sind durch systematische Befliegungen der Vermessungsämter der einzelnen Bundesländer hochauflösende Airborne-Laserscandaden (LIDAR) erhoben worden, aus denen sehr detaillierte 3-dimensionale Modelle der Geländeoberfläche (Geländemodelle) erstellt werden können.[1] Die Messpunktdichte liegt im wenigen Dezimeterbereich, sodass auch sehr kleinräumige Objekte unter einem Meter Größe dargestellt werden können. Diese Geländemodelle werden üblicherweise bisher meist in der Vermessungskunde, Kartografie, Bauleitplanung und den Hochwassermanagement eingesetzt. Für die Archäologie ist ihr Einsatz recht neu, wobei erste Projekte das hohe Erkenntnispotential verdeutlichen (vgl. Volkmann im Druck, 249-251). Das Innovative an LIDAR-Geländemodellen ist, dass durch die Verwendung des sogenannten „zweiten Meßsignals“ die Vegetationsbedeckung herausgerechnet werden kann (vgl. Opitz 2012, 16). So können bei der Interpolation der Geländemodelle auch kleinste Bodenerhebungen, als letzte Spuren von einstigen anthropogenen Bodeneingriffen, durch „Überhöhung“ sichtbar gemacht werden (vgl. Mark 1992). Dies ist beispielsweise von besonderer Relevanz in Waldgebieten, die aufgrund der störenden Vegetation der Bäume für klassische archäologische Prospektionsverfahren (systematische Oberflächenbegehungen), aber auch Geophysikalische Prospektionen nicht geeignet sind. In den Wäldern sind daher noch zahlreiche unbekannte Bodendenkmäler, die bisher nicht entdeckt wurden und so in archäologischen Studien nicht auswertbar sind. So ist anhand von mikroregionalen Studien, die eine Untersuchungsfläche systematisch und flächendeckend prospektierten, davon auszugehen, dass meist nur ca. 10% der Bodendenkmäler überhaupt bekannt sind. Die Dunkelziffer der zu 90% unbekannten Bodendenkmäler kann durch die systematische Anwendung von LIDAR erheblich gesenkt werden. Dies ist nicht nur für das Cultural Heritage des Management und die Erfassung des Weltkulturerbes der Denkmale ein Desiderat, sondern auch im Rahmen der Bauleitplanungen können so archäologische Verdachtsflächen präziser ausgewiesen werden, was eine größere Planungssicherheit für die Investoren ermöglicht. Für quantitative Untersuchungen der archäologischen Wissenschaften, ist es essentiell notwendig möglichst viele (im äußerst seltenen Idealfall alle) Bodendenkmäler einer Region zu kennen, um sich so der ehemaligen „prähistorischen Wirklichkeit“ annähern zu können. Dieses Forschungsfeld wird als Landschaftsarchäologie bezeichnet, innerhalb der komplexe, prähistorische Besiedlungsmuster des Verhältnisses von Burgen, Siedlungen, Wegenetze und Friedhöfe etc. zueinander analysiert werden.
In den Landesvermessungsämtern liegen mittlerweile gigantische Datenmengen an Airborne-Laserscandaten (LIDAR) vor. Um diese Datensätze für die oben genannten Fragestellungen effektiv und vor allem systematisch auswerten zu können, müssen Instrumentarien entwickelt werden, die dies in einem standardisierten Workflow erlauben (vgl. Hesse 2012, 176f.). Bisher sind die LIDAR-Daten meist nur im Einzelfall, oft ergänzend zu herkömmlichen archäologischen Ausgraben, eingesetzt worden. Dies sind dann aber nur Fallbeispiele, die zwar Rückschlüsse auf analoge Befunde erlauben, jedoch keine empirisch belegbaren Aussagen in quantitativen Studien zulassen.

[1] Siedlungsraumtransformationen der Spätantike bis zum Frühmittelalter am Main

Literatur:
R. Hesse, The changing picture of archaeological landscapes: lidar prospection over very large areas as part of a cultural heritage strategy. In: R.-S. Opitz/D.-C. Cowley (Ed.) Interpreting archaeological topography (2012) 171-183.
Z. Kokalj/K.Zaksek/K. Ostir, Visualisations of lidar derived relief models. In: S. R.-S. Opitz/D.-C. Cowley (Ed.) Interpreting archaeological topography (2012) 100-114.
H. Mara/S. Krömker/S. Jakob/B. Breuckmann, GigaMesh and Gilgamesh – 3D Multiscale Integral Invariant Cuneiform Character Extraction. In: A. Artusi/M. Joly-Parvex/G. Lucet/ A. Ribes/D. Pitzalis (Ed.), The 11th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage VAST (2010). http://uni-heidelberg.academia.edu/HubertMara
R. Mark, Multidirectional, oblique-weighted, shaded-relief image of the Island of Hawaii http://pubs.usgs.gov/of/1992/of92-422/
R.-S. Opitz, An overview of airborne and terrestrial laser scanning in archaeology. In: R.-S. Opitz/D.-C. Cowley (Ed.) Interpreting archaeological topography (2012) 100-114.
A. Volkmann, Siedlung – Klima – Migrationen: Geoarchäologische Forschungen zur Oderregion zwischen 700 vor und 1000 nach Chr. mit Schwerpunkt auf der Völkerwanderungszeit (Bonn 2013).


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